王卫香 (中铁四局城市轨道交通工程分公司,安徽 合肥 230022)
昆安高速公路小河边下穿隧道与既有成昆线交叉通过,全线位于直线地段,与既有成昆铁路交角α=21°,下穿长度为290.54m。框架长10m~17.5m,墙身高度9.5m;中墙宽1.3m,边墙宽1.5m;顶板宽36.5m,厚1.3m。使用塌落度140mm~180mm的C40抗渗混凝土,混凝土抗渗等级为P12,框架共需抗渗混凝土45000×104m3。
由于每节框架长10m~17.5m,混凝土的方量为2000m3左右,为长节段框构大体积混凝土施工。混凝土的浇筑工艺,温度应力和混凝土收缩是导致裂缝产生的主要原因。因此,在施工中采取相应的措施避免裂缝的产生尤为重要。
业主根据我方的意见,在框架墙身两侧布设10mm×10mm×6mm的冷拔钢筋网片,以提高混凝土的表面抗裂能力。钢筋网片绑扎在墙身主筋外侧。
2.2.1 原材料的选定
①水泥。根据本地资源,采用昆明水泥厂生产的42.5项普通硅酸盐水泥,7d水化热不高于275kJ/kg。此种水泥C3A、R2O含量低,对降低混凝土的水化热、降低水灰比、减少水泥用量有利。
图1
图2 混凝土浇筑示意图
图3 分层浇筑详图(单位:mm)
图4
图5
图5
表1
②骨料。细骨料选用水洗砂和山砂比例为70%、30%,为中砂,细度模数为2.7~2.8,砂含泥量为1.9%。粗骨料为昌融石料厂生产,粒径为5mm~26.5mm连续级配,针片状含量在3.8%,含泥量为0.3%。
③掺和料。加入大兴云龙粉煤灰厂的Ⅱ级粉煤灰和矿渣粉,既减少了水泥的用量又改善了混凝土的和易性。
④外加剂。选用SW防水剂以提高混凝土的抗渗性能。
2.2.2 配合比的确定
确定配合比原则如下:
①按耐久性→强度→降低水化温升和体积稳定性→工作性能的优先顺序确定最终的配合比;
②掺加粉煤灰和矿渣粉,以最大限度的降低水泥用量;
③控制水胶比在0.42以内,塌落度140mm~180mm。
按照上述原则,经过反复试配和大量试验,确定框架C40 P12混凝土配合比,见表1。
每节框架分三次浇筑;框架底板至倒角为第一次浇筑,倒角上5m墙身为第二次浇筑;剩余墙身及顶板为第三次浇筑(见图2)。浇筑速度不得过快。施工缝处在浇筑下一次混凝土前,应将接茬处剔凿干净,浇水湿润,保证施工缝处结合良好。
1.5 m基础底板按500mm厚分三层浇筑到顶,斜面每层浇筑厚度不超过500mm。保证上层混凝土覆盖已浇混凝土的时间不得超过混凝土初凝时间。
采用泵送混凝土施工技术。在框架两侧布置2台混凝土泵车,并准备1台备用泵。底板、顶板采用从中间向两侧同时浇筑。现场运输道路做到畅通平坦,设专人加强现场指挥和调度,避免拥挤堵塞造成混凝土供应不连续。
混凝土浇筑前对模板和钢筋做一次全面检查,检查内容包括:模板的截面尺寸、垂直度和平整度是否符合设计要求;模板的拼接缝是否严密;脚手架是否有足够的刚度和稳定性;水平施工缝(企口缝止水带)处是否有残渣浮沉存在;上口保护层垫块是否加密。
养护是混凝土裂缝控制非常重要的环节,混凝土浇筑后如不及时养护,混凝土中水分过早的蒸发会产生较大的收缩变形,出现干缩裂缝。本工程对养护相当重视,安排专人负责,对其进行技术交底,保证养护措施的落实。
3.4.1 底板、顶板养护
底板、顶板混凝土采用不透水塑料薄膜、麻袋、草帘子、黑塑料布4层覆盖。不透水塑料薄膜起保湿作用,麻袋、草帘子、黑塑料布起保温作用,这样就做到了保湿和控温养护。养护时间20d,养护期间严格做到了控制其内外温差小于25℃,混凝土降温速率小于1.5℃/d及表面温度与大气温度之差小于25℃,从而有效避免出现有害裂缝。
3.4.2 墙身养护
墙身混凝土浇筑完12h后开始,至顶板混凝土强度达到100%后一起拆模为止。在次期间专门派2名工人负责对墙身两侧木模浇水养护,使内外模板始终处于湿润状态。使模板对墙身混凝土始终处于“夹紧”状态。利用模板对混凝土的摩阻力,抵消混凝土的收缩应力,以达到减少和控制墙身混凝土竖向裂缝的目的。
采用建筑电子测温仪系列产品。
底板距混凝土表面75cm,顶板距混凝土表面65cm处。每室沿中心线对称埋设温度探头(见图5)。
①混凝土浇筑完成后,第1d~4d每2h测温一次。
②第5d~10d每4h测温一次。
③测温数据管理,根据实测数据绘制温度-时间曲线(见图5)。
从温度监测结果可以看出,混凝土在浇筑完后的12h内温度上升较快,在72h后混凝土温度达到峰值。混凝土降温过程平稳,内外温差小于25℃,均在温控要求数值内,且没有产生较大的温度梯度。由此可见,采用覆盖4层混凝土养护措施,达到了良好的效果。
①在框架墙身两侧布设防裂钢筋网片,有效地防止混凝土裂缝地产生。
②在原材料方面,采用中低热硅酸盐水泥,选用连续级配的骨料。
③配合比方面,降低水泥用量,掺加粉煤灰和矿粉。
④施工中分三次进行浇筑,保证浇筑的连续性。
⑤混凝土浇筑完地30d内,严格地保湿养护和温度监控措施。
经过上述设计、配合比及施工等方面采取一系列控制混凝土裂缝的综合措施,经检查,混凝土表面和侧面均未发现可见的干缩裂缝和温度应力裂缝,保证了框架的整体性,达到了预期的要求,为以后长节段框构大体积混凝土的施工积累了经验。